Введение к работе
Актуальность проблемы. В общем комплексе защиты страны военно-гусеничные машины (ВГМ) являются ударной силой сухопутных войск. Их значение еще более возросло с возможностью применения ракетно-ядерного оружия. В 60-70 годах в гусеничных машинах произошел резкий скачок в части совершенствования трансмиссии, ходовой части, двигателя, вооружения танка. Появляются танки Т-62, Т-64, Т-72, БМП. Они оснащаются механизмами, автоматами, устройствами, где в приводах необходимо было обеспечить предохранение звеньев от разрушения при перегрузках, заклинках, задержках уже в более жестких функциональных условиях.
Ранее используемые в ВГМ и машиностроении принципы предохранения звеньев от перегрузок не могли удовлетворять следующим требованиям, предъявляемым к механизмам:
высокую безотказность в диапазоне температур окружающей среды ±50С;
высокую ремонтопригодность и сохраняемость;
высокую стабильность параметров во всем диапазоне условий применения. В основном в механизмах с электроприводом осуществлялись три принципа:
предохранение разрушением чувствительного элемента в предохранительном устройстве (ПУ);
предохранение временным разрывом кинематической связи механизма;
предохранение проскальзыванием и трением поверхностей в чувствительном элементе ПУ.
Механизмы, выполненные по первому принципу, в ВГМ вообще неприемлемы. Разрушение чувствительного элемента (штыря, шпонки и т.д.) в процессе работы танкового механизма выводит из строя на некоторое время танк как боевую единицу.
Механизмы, выполненные с временным разрывом кинематической связи внутри ПУ, обладают тем недостатком, что не обеспечивают надежное отключение электродвигателя в момент заклинивания, задержки механизма. При разрыве кинематической связи появляются такие положения перемещающихся звеньев, при которых наблюдается уменьшение величины передаваемого крутящего момента до величин, близких к 0.
Механизмы, выполненные по третьему принципу, требуют систематического обслуживания, т.к. в процессе эксплуатации в них происходит интенсивный износ трущихся поверхностей. Кроме того, они неустойчиво функционируют при температуре -35С...-50С.
Так, в первых образцах танка Т-72, где использовались ПУ, выполненные по принципу проскальзывания и трения поверхностей в чувствительном элементе, наблюдалась нестабильность момента буксования, а также увеличение продолжительности цикла. Точность передачи крутящего момента при отрицательных температурах окружающей среды снижалась в 2-3 раза по сравнению с точное-
тью, соответствующей температуре +20С, что приводило к перегреву приводных электродвигателей и выходу их из строя. Основными видами отказов являлись:
неполное досылание заряда в камору пушки из-за пробуксовки фрикционных элементов;
выход из строя электродвигателя досылателя при буксовании муфты в случае ушкания цепи в срез каморы пушки;
перегрев электродвигателя вращающегося транспортера вследствие попадания в окно неуловленных поддонов;
отсутствие фиксации захвата механизма подъема кассет при уменьшении величины момента буксования;
выход из строя электродвигателя в приводе люка из-за примерзания крышки люка к плоскости расточки.
Регулировка крутящих моментов в ГТУ, вызванная условиями работы механизмов ВГМ в диапазоне температур до -50С, увеличивала длительность и трудоемкость в обслуживании танка на 5 н.ч. Поэтому, для обеспечения высокой надежности функционирования механизмов ВГМ с электроприводом и исключение их обслуживания, регулировочных работ, а также уменьшение массы и габаритов, возникла необходимость разработки новых принципов предохранения и предохранительных устройств, удовлетворяющих современным требованиям эксплуатации.
Цель и задачи работы. Целью работы является создание теоретических основ предохранения механизмов с электроприводом ВГМ от перегрузок, обеспечивающих повышенные ТТХ.
Для достижения этой цели решались следующие задачи:
-
Создание физических основ принципов предохранения механизмов с электроприводом от перегрузки.
-
Исследование эффективности предложенных принципов какв стационарных, так и полевых условиях эксплуатации.
-
Разработка оптимальных кинематических схем чувствительных элементов, предохранительных устройств, создание стендов для определения характеристик предохранительных устройств, реалюацияразработок в оборонной промышленности.
Научная новизна. В дассертаїдаи представлены научные основы существующих и 2-х новых принципов предохранения звеньев механизмов от перегрузок: предохранение разделением (дифференциацией) удара при буксовании и предохранение упругими элементами.
Разработаны математические модели объектов, построенных по новым принципам предохранения звеньев. Созданы методики расчета предохранительных устройств применительно к узлам ВГМ. Проведен сравнительный анализ эффективности новых принципов по сравнению с существующими. Представлены обоснованные критерии оценки работоспособности предохранительных устройств:
точность передачи момента, безотказность, объем, применяемость, себестоимость.
Разработана новая классификация чувствительных элементов по виду процессов, происходящих внутри них.
Это создало предпосылки для повышения тактико-технических характеристик механизмов ВГМ.
Практическая ценность. Использование новых пришпшов предохранения при разработке механизмов танка позволяет:
сохранить высокий уровень безотказности и ремонтопригодности (до Р = 0,999);
исключить обслуживание механизмов в войсках (сокращение общего обслуживания на 5 н.ч.);
уменьшить возимый ЗИП танка (исключение динамометров, приспособлений для замера моментов и т.д.);
уменьшить массу, габариты механизмов (примерно в 1,3 раза);
улучшить компоновочные характеристики предохранительных устройств (установка ПУ в труднодоступных местах);
уменьшить себестоимость изготовления чувствительных элементов (в 1,5...4 раза).
Впедрепие результатов. Разработки по теме диссертации внедрены в производство в следующих механизмах:
-
Во вращающемся транспортере A3 танка Т-72;
-
В механизме удаления поддонов A3 танка Т-72;
-
В досылателе выстрелов танка 172-ЗМ;
-
В механизме разряжания пушки 2А46;
-
В приводе крышки люка A3 танка Т-72;
-
В механизме подъема кассет A3 танка Т-72;
-
В стопоре пушки 2А46;
-
В механизме защемления стреляных гильз пушки 2А46;
-
В автомате чистки пушки;
-
В автомате начинки лент патронами калибра 7,62;
-
В установщике времени взрывателя.
Разработки защищены авторскими свидетельствами СССР №№ 33 693,52861, 50523,456579,75312,75006,473028,94501,109984,137163,170453,188728,233297, 250940 и др.
Материалы по изобретениям к а.с. №№33693,52861,75312,109984,188728, 250940,233297 проданы на патентно-лицензионной основе за рубеж.
Экономический эффект. Кроме основного эффекта от внедрения разработок автора в части повышения ТТХ танка получен и экономический эффект за счет уменьшения себестоимости новых чувствительных элементов в 1,5...4 раза. Экономический эффект составляет 252000 рублей в год (в ценах до 1990 г.) при крупносерийном производстве танков.
Апробация работы. Работав целом и ее отдельные положения доложены и обсуждены на научно-технических конференциях, семинарах в 1975-1995 г., в том числе - Всесоюзные (СПетербург - ВНИИТРАНСмаш), республиканские (Челябинск - УПИ, Ижевск - ИМИ, Екатеринбург - УГТУ, Нижний Тагил - НТИ УГТУ).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 32 печатных работах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, выводов, заключения, списка литературы (122 наименования), содержит 110 рисунков, 23 таблицы, приложения на 48 страницах. Текстовая часть диссертации изложена на 153 страницах машинописного текста.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Теоретические основы предохранения механизмов с электроприводом в механизмах ВГМ с разработкой 2- новых принципов: предохранение разделением удара при буксовании и упругими элементами.
-
Разработка методик конструирования и расчеты чувствительных элементов предохранительньгх устройств.
-
Экспериментальные исследования предохранительных устройств механизмов с электроприводом в ВГМ.
-
Разработка новой классификации принципов предохранения.
-
Предложение критериев оценки предохранительньгх устройств.
-
Результаты промышленной апробации и внедрение результатов.
